SU732909A1

SU732909A1 - Device for representing exponential functions

Info

Publication number: SU732909A1
Application number: SU772544750A
Authority: SU
Inventors: Владимир Моисеевич Пустыльников
Original assignee: За витель
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1980-05-05

Description

1one

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть исполь .зовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных блоках.The invention relates to computing and can be used in analog and analog-digital computing units.

Известно устройство дл .;воспроизведени степенных функци-Й, содержащее управл емые делител напр жени и операционные усилители 1.A device for reproducing power functions is known, containing controlled voltage divider and operational amplifiers 1.

Однако это устройство имеет ограниченный динамический диапазон преобразовани .However, this device has a limited dynamic range conversion.

Наиболее близким к данному изобретению вл етс устройство, которое , как и данное устройство, содержит функциональный преобразователь , П пороговых элементов и . следовательно включенных управл е«лх делителей напр жени , информационный вход первого из которых соединен со входами пороговых элементов и вл етс входом устройства , выход п -го управл емого делител напр жени подключен ко входу функционального преобразовател , а управл ющие входы управл егдлх делителей напр жени подсоединены к выходам соответствующих пороговых элементов 2,The closest to this invention is a device that, like this device, contains a functional converter, P threshold elements, and. consequently, the control lx voltage divider, the information input of the first of which is connected to the inputs of the threshold elements and is the device input, the output of the nth controlled voltage divider is connected to the input of the function converter, and the control inputs of the voltage divider connected to the outputs of the respective threshold elements 2,

Однако указанное устройство позвол ет получить лишь прерывистую (периодическую) функциональную ха эактеристику , соответствующую заданной зависимости только внутри каждого периода изменени входной переменной, что ограничивает применение устройства.However, this device allows to obtain only intermittent (periodic) functional behavior that corresponds to a given dependence only within each period of change of the input variable, which limits the use of the device.

Цель изобретени - повьаленне точ10 ности работы устройства за счет получени непрерывной функциональной зависимости во всем динамическом диапазоне ее воспроизведени .The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device operation by obtaining a continuous functional dependence in the entire dynamic range of its reproduction.

Указанна цель достигаетс тем, This goal is achieved by

15 чтоустройство содержит П последовательно включенных масштабных уси лителей , инвертор/ Г -1 элементов запрета и ГЦ-1 ключей, информационный вход первого из которых подклю20 чен к выходу функционального преобразовател , si {информационные входы П остальных ключей подсоединены к выходам соответствующих масштабных усилителей, управл ющий вход перво25 го ключа соединен с выходом инвертора , вход которого подключен к выходу первого ПОРОГОВОГО элемента, управл ющие входы 1 -1 последующих ключей подсоединены к выходам соот3015 that the device contains P series-connected scale amplifiers, an inverter / G – 1 prohibition elements and HZ-1 keys, the information input of the first of which is connected to the output of the function converter, si {information inputs P of the other keys are connected to the outputs of the corresponding scale amplifiers, control The primary key input is connected to the output of the inverter, whose input is connected to the output of the first THRESHOLD element, the control inputs 1 -1 of the subsequent keys are connected to the outputs of the corresponding 30

ветствующих элементов запрета, информационный вход и вход запрета -го элемента запрета подключены соответственно к выходс1м i -го и ( I + 1)-го пороговых элементов, управл ющий вход (п+ 1)-го ключа соединен, с выходом п-го порогового элемента, выходы всех ключей объединены и вл ютс выходом устройства вход первого масштабного усилител подключен к выходу функционального преобразовател .prohibit elements, information input and prohibition input of the prohibition element are connected respectively to the outputs of the i -th and (I + 1) -th threshold elements, the control input of the (n + 1) -th key is connected to the output of the n-th threshold element, the outputs of all the keys are combined and are the device output the input of the first large-scale amplifier is connected to the output of the function converter.

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит функциональный преобразователь 1, управл емые делители напр жени 2-4, пороговые элементы 5-7, масштабные усилители 8-10, ключи 11-15, инвертор 16 и элементы запрета 17-19.The device contains a functional converter 1, controlled voltage dividers 2-4, threshold elements 5-7, large-scale amplifiers 8-10, switches 11-15, inverter 16 and prohibition elements 17-19.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При изменении входного, напр жени от начального значени до значени Ue,x. Ug , где d - динамический диапазон входного сигнала функционального преобразовател 1, последний работает в своем дингuv ичecкoм диапазоне. При этом все пороговые элементы 5-7 наход тс в исходном состо нии, коэффициент передачи всей цепи управл емых делителей 2-4 напр жени имеет максимальную величину b , ключ 11 открыт, остальные ключи 12-15 заперты , так что выходное напр жение устройства измен етс по зависимостиWhen the input voltage changes, it changes from the initial value to the Ue, x value. Ug, where d is the dynamic range of the input signal of the functional converter 1, the latter operates in its own dingher range. In this case, all threshold elements 5-7 are in the initial state, the transfer coefficient of the entire circuit of controlled voltage dividers 2-4 has a maximum value b, the key 11 is open, the other keys 12-15 are locked, so that the output voltage of the device changes by addiction

m ... m UBXm ... m UBX

uwx Oj uwx oj

где UQ - посто нна величина, определ ема коэффициентом передачи функционального преобразовател 1; m - показатель степени заданной функции.where UQ is a constant value determined by the transfer coefficient of the functional converter 1; m is the exponent of a given function.

При достижении входным напр жением устройства величины и, соответствующей верхней границе динамического диапазона функционального преобразовател 1, срабатывает первый пороговый элемент 5, рыходной сигнал которого уменьшает коэффициент .передачи управл емого делител 2 в с1 раз, в результате чего сигнал на входе функционального преобразовател 1 уменьшаетс до значени , соответствующего нижней границе егЬ динамического диапазона , и при дальнейшем росте входног напр жени устоойства от UBA .У до Ubx УЗ функциональный преобразователь 1 повторно работае в своем динамическом диапазоне. Одновременно выходной сигнал порогового элемеата 5 через инвертор 16 запирает ключ 11 и через элемент запрета 17 (сигнал запрета с выходWhen the input voltage of the device reaches the value and corresponding to the upper limit of the dynamic range of the functional converter 1, the first threshold element 5 is triggered, the output signal of which reduces the transmission ratio of the controlled divider 2 by 1 times, as a result of which the signal at the input of the functional converter 1 decreases to the value corresponding to the lower boundary of the dynamic range of eb, and with further growth of the input voltage of the device from UBA. U to Ubx ultrasonic functional converter l 1 re-work in its dynamic range. At the same time, the output signal of the threshold element 5 through the inverter 16 locks the key 11 and through the prohibition element 17 (the prohibition signal from the output

порогового элемента 6 П1)и этом отсутствует ) открывает ключ 12, так что между выходом функционального преобразовател 1 и выходом всего, устройства включаетс усилитель 8, и поэтому на указанном втором участке изменени входного напр жени выходное напр жение устройства измен етс в соответствии с закономof the threshold element 6 (P1) and this is absent) opens the key 12, so that between the output of the functional converter 1 and the output of the whole, the device 8 turns on the amplifier 8, and therefore in the indicated second portion of the input voltage change, the output voltage of the device changes in accordance with the law

гп tn Ubxgp tn Ubx

выхда out

и оand about

где к - коэффициент усилени усиЛител 8 .where k is the amplification factor of an amplifier 8.

Если К (3 , то эта зависимость совпадает с предыдущей, т.е. на втором участке продолжаетс прежн непрерывна зависимость вида степенной функции с повторным использованием характеристики функционального преобразовател 1. При этом, в частности, сохран етс величина выходного напр жени вблизи граничного значени -г If K (3, then this dependence coincides with the previous one, i.e., in the second section, the former continuous dependence of the form of the power function continues with the reuse of the characteristics of the functional converter 1. In this case, in particular, the value of the output voltage near the limit value - g

При равенстве входного напр жени устройства следующему граничному значению U , соответствующему повторному достижению верхней границы динамического диапазона, функционального преобразовател 1, срабатывает второй .пороговый элемент б, уменьша - в 5 раз коэффициент передачи управл емого делител 3. Кроме того, выходной сигнал порогового элемента 6 через элемент запрета 17 запрещает открывание ключа 12, т.е. закрывает ключ 12 и через элемент запрета 18 (ввиду отсутстви соответствующего запрещающегоIf the input voltage of the device is equal to the next limit value U, which corresponds to the repeated achievement of the upper limit of the dynamic range, the functional converter 1, the second threshold element b is triggered, decreasing by 5 times the transfer ratio of the controlled divider 3. In addition, the output signal of the threshold element 6 the prohibition element 17 prohibits the opening of the key 12, i.e. closes the key 12 and through the element of prohibition 18 (due to the absence of the corresponding prohibiting

сигнала) открывает ключ 13. В результате на третьем участке изменени входного напр жени отив«- э ° J&x 4 -ч ° функциональный преобразователь 1 по-прежнему раб(йтаетsignal) opens the key 13. As a result, the third section of the input voltage changes from “-« ° J J x 4 -h ° functional converter 1 is still a slave (it

в своем динамическом диапазоне, благодар включению на выходе устройства двух последовательно соединенных усилителей 8 и 9 с коэффициентами усилени равными К, причемin its dynamic range, due to the inclusion at the device output of two series-connected amplifiers 8 and 9 with gain factors equal to K, and

К (сЗ), выходное напр жение устройства на этом участке продолжает измен тьс по той же непрерывной зависимости.K (NW), the output voltage of the device in this region continues to vary along the same continuous relationship.

Каждый раз, когда входное напр жение устройства достигает значеНИИ при которых -ыйEvery time the input voltage of the device reaches the value at which

раз достигаетс верхн граница динамического диапазона функционального преобразовател 1, срабатывает i -ый пороговыйэлемент, уменьша в 51 раз коэффициент передачи соответствующего управл емого делител и подключа на выходе устройства дополнительный усилитель с коэффициентом усилени . в реthe upper limit of the dynamic range of the functional converter 1 is reached, the i-th threshold element is triggered, reducing the transfer coefficient of the corresponding controlled divider by 51 times and connecting an additional amplifier with a gain factor at the output of the device. in re

эультате в эти моменты на входеresult in these moments at the entrance

функционального преобразовател 1 уменьшаетс до нижней границы его динамического диапазона, чем обеспечиваетс посто нна работа функционального преобразовател 1 в его динамическом диапазоне, а благодар усилению выходного напр жени функционального преобразовател 1 в К раз выходное напр жение устройства на () + 1)-ом участке продолжает измен тьс с ростомивхпо той же заданной непрерывной зависимости вида степенной функции.Functional Converter 1 is reduced to the lower limit of its dynamic range, which ensures constant operation of Functional Converter 1 in its dynamic range, and due to the output voltage of Functional Converter 1 being increased K times the output voltage of the device at () + 1) -th part vary with the growth of the same given continuous dependence of the form of a power function.

В процессе уменьшени напр жени Ugjj при достижении им тех же гранических значений описанные переключени и вызываемые ими изменени сигналов реализуютс в обратном пор дке .In the process of reducing the voltage Ugjj when it reaches the same boundary values, the described switchings and the changes in the signals caused by them are realized in the reverse order.

Если вустройстве включены п соответствующих групп пороговый элемент - управл емый делитель напр жени - элемент запрета - ключ усилитель , то функциональный преобразователь 1 используетс раз, и динамический диапазон всего устройства по входному сигналу равен D , т.е. динамический диапа зон предложенного устройства по его входному сигналу в логарифмических единицах при сохранении непрерывной зависимости вида степенной функции расшир етс по сравнению с динамическим диапазоном функционального преобразовател 1 в nti раз.If the device includes a threshold element — a controlled voltage divider — a prohibition element — a key amplifier, the functional converter 1 is used once, and the dynamic range of the entire device for the input signal is D, i.e. The dynamic range of the proposed device is expanded in logarithmic units by its input signal while maintaining the continuous dependence of the form of the power function, which is nti times the dynamic range of the functional converter 1.

Предложенное устройство наиболее целесообразно примен ть дл воспроизведени степенных функций с дробными показател ми при 0 2, а также дл степенных функций с отрицательными показател ми, причем в последнем случае вместо усилителей 8, 9, 10 должны быть использованы делители напр жени , так, как тогда 61 1, а коэффициентыпередачи элементов , включаемых последовательно на выходе устройства, должны быть равны величине 3.The proposed device is most appropriately used to reproduce power functions with fractional exponents at 0 2, as well as for power functions with negative exponents, and in the latter case, voltage dividers should be used instead of amplifiers 8, 9, 10. 61 1, and the transfer coefficients of elements included in series at the output of the device must be equal to 3.

В указанных случа х с помощью предложенного устройства на основе использовани функционального преобразовател 1, имеющего требуемую характеристику вида степенной функции в ограниченном динамическом диапазоне , соответствующем, например, одному пор щку, можно реализовать воспроизведение этой степенной функции в значительно более широком динамическом диапазоне, равном,например , трем-четырем пор дкам, при сохранении точности воспроизведе- . НИН, свойственной функциональному преобразователю,In these cases, using the proposed device based on the use of a functional converter 1 having the desired characteristic of the form of a power function in a limited dynamic range corresponding to, for example, one order, this power function can be played in a much wider dynamic range equal to, for example , three or four orders of magnitude, while maintaining accurate reproduction. NIN, characteristic of the functional converter,

Claims

1. Microelectronic digital-analog and analog-digital information converters. Under. ed. Smolova V.B. L., Energie, 1976, p. 207-208.

2. Volkov V.M. Functional electronic amplifiers with a wide dynamic range -. Kiez, Haykova Dumka, 1967,:. 84,

rice 22 in (prototype).

.; .. 732909